[發明專利]一種長鏈脂肪酸纖維素酯的綠色制備方法

在審

• 申請號: 201610070585.3
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105524957A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 趙光磊;王鳳麗;稂雄妃;李曉鳳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及再生纖維素的生產方法領域，具體涉及一種長鏈脂肪酸纖維素酯的綠 色制備方法。

背景技術

化石資源的日益稀缺使人們注重資源與環境的可持續發展，纖維素是一類來源豐 富、可再生的天然資源，基于纖維素的可降解高分子材料的研究與開發是減少對化石資源 依賴的有效途徑，尤其是長鏈脂肪酸纖維素酯，具有與常用高分子材料-聚乙烯相接近的力 學性能和熱性能，因此關于長鏈脂肪酸纖維素酯的合成研究受到廣泛重視。

長鏈脂肪酸纖維素酯一般指脂肪鏈在C8以上的脂肪酸纖維素酯，是纖維素衍生物 的一種重要類型，通過研究發現它具有加工溫度低、在非極性溶劑中溶解性能優良、與疏水 性聚合物有較好的相容性等優點，在包裝材料、膜材料、生物降解塑料、藥物緩釋劑、光學材 料等領域具有廣泛的應用價值。

通常長鏈脂肪酸纖維素酯是由纖維素在有機溶劑(如DMF、甲苯、吡啶、DMAc/LiCl、 DMSO/TBAF等)中形成纖維素懸浮液與脂肪酰氯反應制得的。此種方法，由于纖維素是以原 始形式參與反應，使得反應效率、取代基在纖維素鏈上的均勻性、取代度有限，從而影響產 品的應用性能。酰氯不易獲得，具有強腐蝕性、保存困難等缺點。另外，傳統有機溶劑的揮發 性、易燃易爆、毒性、操作性差等缺點也制約了長鏈脂肪酸纖維素酯的研究和應用。

綠色化學已經成為當今化學科學發展的前沿，是本世紀化學發展的重要方向。作 為一種新型反應介質，離子液體被譽為21世紀清潔綠色工業中最理想的反應介質之一。本 發明從綠色化學的角度出發，尋求一種環保的制備長鏈脂肪酸纖維素酯的方法。利用離子 液體的無味、無污染、不易燃、易與產物分離、易回收、可反復多次循環使用及使用方便等優 點，有效地避免了傳統有機溶劑的使用所造成嚴重的環境、健康、安全以及設備腐蝕等問 題。通過研究在離子液體中長鏈脂肪酸纖維素酯的酶法合成，提出一條綠色的新工藝，拓展 生物催化在纖維素酯合成中的應用，為纖維素在替代化石資源作為化工原料制備性能優良 的工業化學品方面提供了大的發展潛力。

發明內容

本發明的目的在于針對目前長鏈脂肪酸纖維素酯合成過程中存在的問題，提供一 種對環境友好、反應條件溫和、產物分離方便、所需設備及操作簡單，在綠色溶劑離子液體 中脂肪酶催化合成脂肪酸纖維素酯的生產方法。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種長鏈脂肪酸纖維素酯的綠色制備方法,包括如下步驟：

(1)將纖維素原料在40～90℃烘干；

(2)用混合離子液體將步驟(1)所得纖維素配成質量百分比濃度為5～20％的混合 物，在氮氣的保護下，于70～150℃恒溫攪拌2～7h；所述混合離子液體中的兩種離子液體的 質量比為1:9～9:1；

(3)將步驟(2)所得的溶液降溫，加入脂肪酶和長鏈脂肪酸甲酯，反應1～8h；脂肪 酶用量為纖維素質量的2％～50％，長鏈脂肪酸甲酯與纖維素的摩爾比為1:1～8:1，反應溫 度20℃～80℃；

(4)將步驟(3)得到的溶液冷卻，加入無水乙醇進行洗滌、離心，去除上清液，將得 到的沉淀物真空干燥，即獲得長鏈脂肪酸纖維素酯。

進一步地，步驟(1)所述纖維素原料為微晶纖維素、木漿纖維、棉纖維、草漿纖維、 紙漿原料等。

進一步地，步驟(1)所述烘干溫度為40～90℃。

進一步地，步驟(2)所述混合離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基 咪唑氯鹽、1-甲基-3-甲基咪唑氯鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸 鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中的兩種。

進一步地，步驟(3)所述長鏈脂肪酸甲酯為月桂酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯 等。

進一步地，步驟(3)所述脂肪酶來源于Candidarugosa、脂肪酶Porcine pancreatic、脂肪酶Thermomyceslanuginosus、脂肪酶CandidaantarcticaB或脂肪酶 Pseudomonas。

進一步地，步驟(3)所述反應時間為1～7h.

進一步地，步驟(4)所述洗滌是用無水乙醇洗滌至沉淀物不含離子液體和脂肪酸 甲酯等雜質。

進一步地，步驟(4)所述真空干燥是將得到的沉淀物在40～80℃下真空干燥12～ 48h。